I fertilizzanti prodotti dagli impianti di biogas: normative ed esempio pratico

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1 Montichiari (BS), 23 gennaio 2014 I fertilizzanti prodotti dagli impianti di biogas: normative ed esempio pratico Federico Cona BTS Biogas f.cona@bts-biogas.com TSenergyGroup

2 Sottoprodotti della DA INPUT Matrici Organiche Digestione Anaerobica con produzione di Biogas Digestato BIODRY T.Q. «Sottoprodotti» Gli elementi nutritivi principali [N-P-K] presenti nelle matrici in ingresso si ritrovano nel digestato al termine del processo Il processo di DA non agisce sulla dotazione di elementi nutritivi TSenergyGroup

3 Ripartizione dell Azoto dopo DA Fonte: CRPA - DIIAR TSenergyGroup

4 Sottoprodotti della DA «Sottoprodotti della DA» Frazione liquida Frazione solida Digestato essiccato Solfato di ammonio V = 75% 80% TS = 5% 6% N org = 25% N-NH 4 = 75% V = 20% 25% TS = 18% 25% N org = 65% N-NH 4 = 35% V = 5% 10% TS = 75% 90% N org = 99% N-NH 4 = 1% V = 70% 80% TS = 1% 3% N org = - NH 4 = 100% TSenergyGroup

5 Principi di funzionamento TSenergyGroup

6 Principi di funzionamento Utilizzo del calore in eccesso proveniente dal modulo cogenerativo Riduzione della quantità di digestato Produzione di fertilizzante solido / liquido TSenergyGroup

7 Principi di funzionamento TSenergyGroup

8 Calcolo Th capacità evaporativa Potential - H2O OUT (min Vol at 110 C) Flusso d'aria m³/h termica disp. 800kW C 90% 20 C 80% 30 C 80% l/h C TSenergyGroup

9 Schema di flusso Potenza elettrica installata kwe Potenza termica disponibile kw th Energia termica disponibile kwh / giorno Capacità evaporativa 1,0 1,2 kg / kw th Portata d aria essiccante m 3 /h Acqua evaporata t/anno Variazioni stagionali TSenergyGroup

10 Bilancio di Massa semplificato Riduzione del volume η = 34% Digestato t/a 122 t/a N 40% N org. 60% N amm. Essiccatoio t/a 56,9 t/a N 58% N org. 42% N amm. 307 m 3 /a 799 t/a 21 t/a N 0% N org. 100% N amm. Solfato di ammonio Granulato 33,6 t/a N 98% N org. 2% N amm. TSenergyGroup

11 Bilancio Azoto Recupero Azoto η = 45% Digestato essiccato 799 t/a 33,6 t/a N 98% N org. 2% N amm. Solfato di ammonio 307 m 3 /a 21 t/a N 0% N org. 100% N amm. Digestato TQ t/a 122 t/a N 40% N org. 60% N amm. TSenergyGroup

12 Sottoprodotti della DA Digestato essiccato Prodotto da un processo biologico di tipo anaerobico Stabilizzato e igenizzato (conforme a quanto previsto dal Reg.CE 1069/2009 ) Elevata concentrazione di elementi fertilizzanti Prodotto essiccato (ST>80%) Ricco di Azoto Organico TSenergyGroup

13 Sottoprodotti della DA Solfato di Ammonio Soluzione di Sali di Azoto prodotta da un processo chimico per l abbattimento dell ammoniaca, attraverso uno scubber con torre di lavaggio acida. Soluzione al 30% di (NH 4 ) 2 SO 4 6% di NH 4 TSenergyGroup

14 Fertilizzanti NORMATIVA DI RIFERIMENTO - Reg.CE 1907/2006 (REACH) - D.Lgs. 75/2010 TSenergyGroup

15 Fertilizzanti Reg. CE 1907/2006 (Il R.E.A.CH.) Registration, Evaluation, Authorisation of Chemicals Il Regolamento prevede la registrazione di tutte le sostanze prodotte o importate nel territorio dell Unione in quantità pari o superiore ad 1 tonnellata all anno. TSenergyGroup

16 Fertilizzanti È necessario identificare le sostanze prodotte e le relative quantità annue: Il DIGESTATO è esente da registrazione in quanto sottoprodotto derivante dalla digestione di altre sostanze presenti in natura Il SOLFATO DI AMMONIO che deriva da processi di strippaggio è una sostanze chimiche a tutti gli effetti ed è soggetta a (pre)registrazione Reach Fonte: AIEL/SILC Fertilizzanti TSenergyGroup

17 Fertilizzanti Sono previste le seguenti scadenze per la registrazione delle sostanze chimiche: il 1 dicembre 2010, per le sostanze immesse sul mercato in quantitativi > 1000 ton./anno; il 1 giugno 2013, per le sostanze immesse sul mercato in quantitativi > 100 tonnellate/anno il 1 giugno 2018, per le sostanze immesse sul mercato in quantitativi > 1 tonnellata/anno. TSenergyGroup

18 Fertilizzanti D.Lgs. n.75/2010 Riordino e revisione della disciplina in materia di fertilizzanti Definisce i limiti per tutti i fertilizzanti immessi al consumo; Iscrizione al "Registro dei produttori di fertilizzanti"; Iscrizione al "Registro dei fertilizzanti"; Tracciabilità dei fertilizzanti; Possibilità di inserimento di nuovi fertilizzanti; Misure di controllo e sanzioni; Abrogazione del D.lgs. 217/2006; TSenergyGroup

19 Fertilizzanti Concime: prodotto la cui funzione principale è fornire elementi nutritivi alle piante: Principali [N P K] Secondari [Ca Mn Na S] Ammendante: materiale da aggiungere al suolo, principalmente per conservarne o migliorarne le caratteristiche fisiche o chimiche o l'attività biologica TSenergyGroup

20 DIGESTATO ESSICCATO Parametro UdM Valore UdM Vaolore ph Umidità % 10,65 % 10,65 ST %tq 89,34 % 89,34 SV %ST 78,00 % 69,69 NTK %ST 3,16 % 2,82 N-NH4 %NTK 0,57 % 0,02 N org %ST 3,14 % 2,81 TOC %ST 41,02 % 36,65 C/N 13,00 % 13,00 P2O5 kg/100 kg 2,56 % 2,56 K2O kg/100 kg 6,87 % 6,87 DH (grado di H) % 69,00 % 69,00 HR (Tasso di H) % 57,00 % 57,00 HI (indice di H) - 0,44-0,44 Escherichia Coli UFC/g < 10 Salmonella P/A in 25g assenti TSenergyGroup

21 Fertilizzanti I fertilizzanti prodotti, potrebbero essere associabili alle seguenti categorie di fertilizzanti, riconosciuti agli Allegati 1 e 2 del D.Lgs 75/10 Concime Organico Azotato: Concime Azotato liquido: Concimi organici NP: Ammendante: Ammendante: Letame essiccato Sospensione di solfato ammonico Pollina essiccata Letame, Letame artificiale Compostato misto TSenergyGroup

22 Fertilizzanti Concime Organico Azotato: Letame essiccato TSenergyGroup

23 Fertilizzanti Concime Azotato liquido: Sospensione di solfato ammonico TSenergyGroup

24 Fertilizzanti Concimi organici NP: Pollina essiccata TSenergyGroup

25 Fertilizzanti Ammendante: - Letame - Letame artificiale TSenergyGroup

26 Fertilizzanti Ammendante: Ammendante compostato misto TSenergyGroup

27 Fertilizzanti Ammendante: compostato misto TSenergyGroup

28 Fertilizzanti Nel il caso in cui il digestato essiccato, non rientrasse nelle classificazioni sopra indicate: Possibile Iscrizione di NUOVI FERTILIZZANTI con le modalità indicate all art. 10 e All /12/12 Spending review Abolita la Commissione tecnico-consultiva per i fertilizzanti (nonostante fosse priva di costi, comma 5, art.9 del D.Lgs. 75/2010) le attività da essa svolte vengono definitivamente trasferite all Ufficio Produzioni Vegetali (DISR 5 - MIPAAF) TSenergyGroup

29 Digestato NORMATIVA DI RIFERIMENTO - Utilizzo Agronomico - Classificazione del materiale TSenergyGroup

30 UTILIZZO AGRONOMICO Valore agronomico del digestato essiccato Alte proprietà fertilizzanti (N P K) Sostanza Organica stabilizzata Humus-precursore (molecole recalcitranti) Apporto di Azoto organico (graduale mineralizzazione) Possibile sostituzione dei concimi di sintesi TSenergyGroup

31 UTILIZZO AGRONOMICO Possibili utilizzi e classificazioni DIGESTATO da SOTTOPRODOTTI 1) EFFLUENTE DI ALLEVAMENTO (DM 07/07/2006) 2) SOTTOPRODOTTO (comma 2 bis, art. 52 Legge 134/12) 3) FERTILIZZANTE (D.Lgs. 75/2010): Digestato essiccato, aventi caratteristiche Solfato di Ammonio 4) FERTILIZZANTE (Art.3 p.to 22 del Reg.CE 1069/2009) Stallatico SOA di Cat.2, previa trasformazione con sterilizzazione sottovuoto TSenergyGroup

32 ASPETTI NORMATIVI Possibili utilizzi e classificazioni DIGESTATO da SOTTOPRODOTTI 2) SOTTOPRODOTTO (comma 2 bis, art. 52 Legge 134/12) 2-bis. Ai sensi dell articolo 184-bis del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152, è considerato sottoprodotto il digestato ottenuto in impianti aziendali o interaziendali dalla digestione anaerobica, eventualmente associata anche ad altri trattamenti di tipo fisicomeccanico, di effluenti di allevamento o residui di origine vegetale o residui delle trasformazioni o delle valorizzazioni delle produzioni vegetali effettuate dall agroindustria, conferiti come sottoprodotti, anche se miscelati fra loro, e utilizzato ai fini agronomici. Con decreto del Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali, di concerto con il Ministero dell ambiente e della tutela del territorio e del mare, sono definite le caratteristiche e le modalità di impiego del digestato equiparabile, per quanto attiene agli effetti fertilizzanti e all efficienza di uso, ai concimi di origine chimica, nonché le modalità di classificazione delle operazioni di disidratazione, sedimentazione, chiarificazione, centrifugazione ed essiccatura. TSenergyGroup

33 UTILIZZO AGRONOMICO Possibili utilizzi e classificazioni DIGESTATO da RIFIUTI 1) RIFIUTO (D.Lgs. 152/06 e s.m.i.): CER Digestato da trattamento anaerobico di RIFIUTI URBANI CER Digestato da trattamento anaerobico di RIFIUTI DI ORIGINE ANIMALE E VEGETALE 2) MPS / FERTILIZZANTE Previa attività di Recupero [R03 Compostaggio] 3) UTILIZZAZIONE AGRONOMICA R10 Trattamento in ambiente terrestre a beneficio dell agricoltura o dell ecologia (Previa Igienizzazione) p.to Linee Guida Reg. LOMBARDIA 2012 TSenergyGroup

34 UTILIZZO AGRONOMICO Possibili utilizzi e classificazioni DIGESTATO da RIFIUTI 4) EoW [184-ter. Cessazione della qualifica di rifiuto] 1. Un rifiuto cessa di essere tale, quando è stato sottoposto a un operazione di recupero, incluso il riciclaggio e la preparazione per il riutilizzo, e soddisfi i CRITERI specifici, da adottare nel rispetto delle seguenti condizioni: a) la sostanza o l oggetto è comunemente utilizzato per scopi specifici; b) esiste un mercato o una domanda per tale sostanza od oggetto; c) la sostanza o l oggetto soddisfa i requisiti tecnici per gli scopi specifici e rispetta la normativa e gli standard esistenti applicabili ai prodotti; d) l utilizzo della sostanza o dell oggetto non porterà a impatti complessivi negativi sull ambiente o sulla salute umana. TSenergyGroup

35 UTILIZZO AGRONOMICO Possibili utilizzi e classificazioni DIGESTATO da RIFIUTI 4) EoW [184-ter. Cessazione della qualifica di rifiuto] 2. L operazione di recupero può consistere semplicemente nel controllare i rifiuti per verificare se soddisfano i CRITERI elaborati conformemente alle predette condizioni. I criteri di cui al comma 1 sono adottati in conformità a quanto stabilito dalla disciplina comunitaria ovvero, in mancanza di criteri comunitari, caso per caso per specifiche tipologie di rifiuto attraverso uno o più decreti del Ministro dell ambiente e della tutela del territorio e del mare, ai sensi dell articolo 17, comma 3, della legge 23 agosto 1988, n I criteri includono, se necessario, valori limite per le sostanze inquinanti e tengono conto di tutti i possibili effetti negativi sull ambiente della sostanza o dell oggetto. 3. Nelle more dell adozione di uno o più decreti di cui al comma 2, continuano ad applicarsi le disposizioni di cui ai decreti del Ministro dell ambiente e della tutela del territorio in data 5 febbraio 1998 TSenergyGroup

36 UTILIZZO AGRONOMICO Possibili utilizzi e classificazioni AGGIORNAMENTI NORMATIVI Direttiva Rifiuti (2008/98/EC) Regolamento EU - End of Waste per Compost e Digestato Su questo report la Commissione elaborerà la PROPOSTA DI REGOLAMENTO, che dovrebbe essere adottata dagli Stati Membri TSenergyGroup

37 UTILIZZO AGRONOMICO Possibili utilizzi e classificazioni AGGIORNAMENTI NORMATIVI Direttiva Rifiuti (2008/98/EC) Regolamento EU - End of Waste per Compost e Digestato L EoW criteria regolamenterà il digestato igienizzato e stabilizzato ottenuto: da un trattamento biologico dei rifiuti che utilizzano esclusivamente dei materiali non contaminati da Raccolta differenziata o a partire da rifiuti biodegradabili prodotti dall'agricoltura, la silvicoltura, la pesca e l'orticoltura; TSenergyGroup

38 UTILIZZO AGRONOMICO Possibili utilizzi e classificazioni AGGIORNAMENTI NORMATIVI Direttiva Rifiuti (2008/98/EC) Regolamento EU - End of Waste per Compost e Digestato Annex 20: Proposed end-of-waste criteria TSenergyGroup

39 UTILIZZO AGRONOMICO Riepilogo Flow Chart DA+BIOGAS Art. 184-bis del TUA Art. 182-ter del TUA SOTTOPRODOTTO No Alimenta to a rifiuti? Sì RIFIUTO ORGANICO Smaltimento Operazioni D1- D12 No Sott. ad attività di recupero? Sì FERTILIZZANTE Sì Caratt. indicate nel D.Lgs 75/10 EoW - MpS (art. 184 ter TUA) Operazione R03 (Compostaggio) No Iscrizione NUOVO FERTILIZZANTE (art. 10, all.10 D.Lgs. 75/10) UTILIZZAZIONE AGRONOMICA Operazione R10 (Tratt. a beneficio dell agri.) Ai sensi del D.Lgs. 99/92 Previa igienizzazione Attualmente valido solamente per la Regione Lombardia TSenergyGroup

40 Descrizione del Sistema TSenergyGroup

41 ESSICCATOIO Descrizione del Sistema Tre fasi 1. Riscaldamento dell aria 2. Essiccatoio a nastro 3. Lavaggio delle emissioni gassose con recupero dell azoto TSenergyGroup

42 Fase 1 - Riscaldamento aria Aria/Acqua Scambio di temperatura tramite il calore generato dal ciclo del radiatore dei motori -> Aria 25 C -> 70 C Aria/circuito raff. Fumi Scambio di temperatura tramite il calore generato dai fumi -> Aria 70 C -> 110 C TSenergyGroup

43 FASE 2 - Essiccatoio a nastro Miscelatore Nastri Trasmissione a catena Dispositivo di ribaltamento Dispositivo di scarico TSenergyGroup

44 Unità di Miscelazione Nell unità di miscelazione la fase liquida viene miscelata con il solido già essiccato, ottenendo un addensamento del digestato: le coclee distribuiscono il materiale sul nastro formando un letto con uno spessore di cm di granulato essiccato il tubo girevole distribuisce conformemente la frazione liquida del digestato TSenergyGroup

45 Nastri Piastre perforate in acciaio zincato e verniciato Permeabilità all aria ottimale - con una percentuale di passaggio del 35% Opzione tra 2 o 4 nastri TSenergyGroup

46 Trasmissione a catena Le piastre sono fissate in due punti alle due catene esterne di trasporto La catena a rulli è sostenuta da uno speciale sistema di guide sviluppato per ridurre al minimo la resistenza all avanzamento TSenergyGroup

47 Dispositivo di ribaltamento Speciale unità di volta Ribaltamento forzato delle piastre per scarico materiale e pulizia della superficie perforata TSenergyGroup

48 Dispositivo di scarico Misurazione diretta dell umidità nel prodotto con sensori induttivi (U=15%) Scarico in tramoggia di raccolta Una parte del granulato viene ritrasportata verso il nastro, il resto in deposito TSenergyGroup

49 Fase 3 - Lavaggio delle emissioni gassose Lavaggio con acqua e acido solforico Produzione di solfato d ammonio (NH 4 ) 2 SO 4 Acido solforico + ammoniaca Solfato di ammonio TSenergyGroup

50 Lavaggio delle emissioni gassose LB LC LB Lavaggio acqua (Lavaggio biologico) LB LC LB Lavaggio chimico: H2O + acido solforico LC TSenergyGroup

51 Lavaggio delle emissioni gassose Struttura filtri aria TSenergyGroup

52 TSenergyGroup

53 Sistema antincendio Sorveglianza di temperature e integrazione nella catena di sicurezza (SIL 2) Installazione di termostati di sicurezza Sprinkler con gruppo a secco TSenergyGroup

54 Controllo e regolazione calore TSenergyGroup

55 Prodotto finale TSenergyGroup

56 Classificazione dei prodotti finali DECRETO FERTILIZZANTI - All.1 - D.Lgs.75/2010 Granulato essiccato Solfato di ammonio Concime organico azotato Concime organico NP Concime Azotato Fluido (N amm > 6%) Concime Azotato Solido (N amm > 20%) TSenergyGroup

57 Bonus D.M. 6/07/12 Tipologia Potenza Tariffa Base Tariffa Base 2014 CAR CAR + recupero Azoto 60% CAR + recupero Azoto 30% kw /MWh /MWh /MWh /MWh /MWh 1<P< , ,0 20 Prodotti di origine biologica 300<P< , , <P< , <P< , ,0 20 Sottoprodotti di origine biologica 300<P< , , <P< , TSenergyGroup

58 CASO APPLICATIVO 600 kw INPUT MATRICI Liquame bovino da latte INPUT GIORNALIERO ton/g INPUT ANNUALE ton/y 17, Pollina ovaiole 23, Liquame suino 30, Insilato di triticale Insilato di mais 4, TOTALE INPUT 79, INPUT MEDIO GENERICO ton/g ton/y TSenergyGroup

59 CASO APPLICATIVO 600 kw - OUTPUT MATRICI OUTPUT GIORNALIERO ton/g OUTPUT ANNUALE ton/y DIGESTATO AZOTO TOTALE 0, ,240 PARAMETRI VOLUMI NECESSARI DI STOCCAGGIO mc/y 180 gg gg (sep solido) PARAMETRI SUPERFICIE NECESSARIA PER SPANDIMENTO ha/y 170 Kg/ha/anno Kg/ha/anno gg (sep liquido) TSenergyGroup

60 CASO APPLICATIVO 600 kw DATI PRODUZIONE ENERGIA PRODUZIONE POTENZA ELETTRICA 600 kw POTENZA TERMICA 604 kw ENERGIA NETTA* ** kwh/y * Rendimento elettrico 41,6% - Autoconsumo elettrico : 11% ** Rendimento termico 41,9% - Autoconsumo termico : 20% TSenergyGroup

61 CASO APPLICATIVO 600 kw PERCHE BIODRY? Utilizzo calore Accesso al bonus C.A.R ; Risparmio costi di energia per raffreddamento motore; Maggiore efficienza globale di impianto e maggiore beneficio ambientale. Recupero Azoto Accesso al bonus Azoto 30% (minimo); Risparmio di terreno per lo spandimento; Risparmio di utilizzo di fertilizzante di sintesi. Produzione Biodry Produzione di un fertilizzante di alto valore agronomico; Risparmio sui costi di distribuzione al campo; Risparmio sui costi di costruzione delle vasche di stoccaggio TSenergyGroup

62 CASO APPLICATIVO 600 kw BIODRY NUMERI A CONFRONTO ANALISI ECONOMICA PARAMETRI FISSATI INVESTIMENTO BIODRY ( ) AMMORTAMENTO 20 ANNI al 6% BONUS C.A.R. BONUS AZOTO COSTO DI TRASPORTO COSTO DEL TERRENO MANUTENZIONE BIODRY inclusi auto-consumi elettrici COSTO ACIDO SOLFORICO COSTO DEGLI STOCCAGGI 0,01 /kwhe 0,02 /kwhe 3,5 /mc 100 /ha ZNV 0,004 /kwhe /mc 40 /mc TSenergyGroup

63 CASO APPLICATIVO 600 kw BENEFICIO ANNUALE BIODRY WORST BIODRY BEST BONUS CAR /y /y BONUS AZOTO /y /y VENDITA SOLFATO AMM /y VENDITA BIODRY /y MAGGIORI INCASSI RISPARMI SUL TRASPORTO AL CAMPO RISPARMIO SUL TERRENO IN ZNV /y /y /y /y RISPARMI MANUTENZIONE /y /y COSTO A. SOLFORICO /y /y COSTI AMMORTAMENTO /y /y INCLUSO DEPOSITO BENEFICIO NETTO /y /y X 20 ANNI! TSenergyGroup

64 Referenze BioDry BTS 1) Soc. Agr. Green Energy Telgate (BS) 2) Soc. Agr. ReEnergy Castelbelforte (MN) 3) Green Energy Molinella (BO) 4) Soc. Agr. AGT Gragnano Trebbiense (PC) 5) Az. Agr. Veggia Cocconato (AT) 6) Az. Agr. Mirandola Bovolone (VR) 7) Az. Agr. Cazzola Salizzole (VR) 8) Soc. Agr. San Vittore Tromello (PV) 9) Soc. Agr. Doiola Tromello (PV) 10) Soc. Agr. Chiesa Asola (MN) 11) Soc. Coop. Agr. Pieve Energia Cengia de Botti (CR) 12) Az. Agr. La Valle Green Energy Cerea (VR) 13) Az. Agr- Andretta Marcon (VE) TSenergyGroup

65 Conclusioni Recupero dell energia termica Riduzione della quantità di digestato Produzione di un fertilizzante solido, stabile con alta concentrazione di nutrienti (30 kg/t N, 30 kg/t P, 30 kg/t K) Produzione di solfato ammonico Eliminazione delle perdite di azoto Aumento dell efficienza complessiva dell impianto η glob >75% TSenergyGroup

66 Grazie per la cortese attenzione! Federico Cona E f.cona@bts-biogas.com I TSenergyGroup